DE3824258C2 - Modified enzyme membrane for enzyme electrodes with high selectivity and process for their application - Google Patents

Modified enzyme membrane for enzyme electrodes with high selectivity and process for their application

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Description

Die Erfindung betrifft eine modifizierte Enzymmembran mit hoher Selektivität für Enzymelektroden und Verfahren zu ihrer Anwendung, zum Einsatz z. B. bei der Bestimmung von Glucose, Laktat, Saccharose oder Harnsäure in physiologischen Lösungen, Fermentationsproben sowie Getränken und Nahrungsmitteln. Die Erfindung ist in der klinischen Diagnostik, der Lebensmittel­ industrie, der Fermentationskontrolle und im Umweltschutz einsetzbar.The invention relates to a modified enzyme membrane with high Selectivity for enzyme electrodes and method for their Application, for use e.g. B. in the determination of glucose, Lactate, sucrose or uric acid in physiological solutions, Fermentation samples as well as beverages and food. The Invention is in clinical diagnostics, food industry, fermentation control and environmental protection applicable.

Enzymelektroden basieren auf der Kopplung der Umsetzung des zu bestimmenden Substrates unter der Wirkung von immobilisierten Enzymen mit der elektrochemischen Anzeige eines elektrodenaktiven Partners der Enzymreaktion. Während die Enzymreaktionen im allgemeinen eine hohe Selektivität besitzen, ist die daran gekoppelte elektrochemische Anzeigereaktion relativ unspezifisch. Die Ursache dafür liegt in der elektrochemischen Umsetzung aller Bestandteile der Meßprobe mit einem Abscheidungspotential unterhalb des Potentials der Indikatorelektrode. Diese Störungen werden durch permselektive Membranen ausgeschaltet, die entweder unmittelbar vor die Indikatorelektrode (US-Pat. 3 979 274) oder zwischen Meßlösung und Enzymschicht angebracht werden. Diese Membranen besitzen eine selektive Permeabilität aufgrund des Porenausschlußvolumens oder der Ladung des Permeanten. Moleküle mit einem ähnlichen Molekulargewicht wie die an der Elektrode angezeigte Substanz können trotzdem zu Störungen führen. Außerdem ist die Herstellung solcher permselektiver Membranen aufwendig, und die Verwendung in Enzymelektroden ist wegen der mechanischen Instabilität unzweckmäßig.Enzyme electrodes are based on coupling the implementation of the determining substrate under the action of immobilized Enzymes with the electrochemical display of a electrode-active partner of the enzyme reaction. While the Enzyme reactions generally have a high selectivity, is the electrochemical display reaction linked to it relatively unspecific. The reason for this lies in the electrochemical implementation of all components of the test sample with a deposition potential below the potential of the Indicator electrode. These disorders are caused by permselective Membranes turned off, either immediately before the Indicator electrode (U.S. Pat. 3,979,274) or between measurement solution and enzyme layer can be attached. These membranes have a selective permeability due to the pore exclusion volume or the charge of the permeant. Molecules with a similar one Molecular weight as the substance shown on the electrode can still lead to malfunctions. Besides, that is Production of such permselective membranes is expensive, and the Use in enzyme electrodes is because of the mechanical Instability inappropriate.

Ein anderes Prinzip zur Ausschaltung dieser Störungen beruht auf der Differenzmessung zwischen einer enzymfreien und einer mit Enzym beladenen Indikatorelektrode (DE 15 98 285 C3). Dieses Verfahren erlaubt zwar die Ausschaltung des Einflusses von Störsubstanzen der Meßprobe, sie ist aber apparativ sehr aufwendig und erfordert ein häufiges Nacheichen. Außerdem ist diese Methode für die "kinetische Meßmethode" nicht geeignet, da das kinetische Verhalten dieser beiden unterschiedlichen Elektroden verschieden ist.Another principle for eliminating these faults is based on  the difference measurement between an enzyme-free and one with Enzyme-loaded indicator electrode (DE 15 98 285 C3). This The procedure allows the influence of Interfering substances of the test sample, but it is very apparatus-wise complex and requires frequent re-calibration. Besides, is this method is not suitable for the "kinetic measurement method" because the kinetic behavior of these two different ones Electrodes is different.

Es wurde weiterhin vorgeschlagen, Störsubstanzen der Meßprobe mittels enzymatischer Reaktion in einer vor der eigentlichen Enzymschicht befindlichen weiteren Schicht zu entfernen. Dieses Verfahren erfordert für jede Störsubstanz ein spezifisches Enzym und ist deshalb nur für den Einsatz bei Meßproben, die jeweils die gleichen Störsubstanzen enthalten, geeignet.It has also been proposed to interfering with the test sample by means of an enzymatic reaction in one before the actual one Enzyme layer to remove another layer. This The process requires a specific enzyme for each interfering substance and is therefore only for use with measurement samples, each contain the same interfering substances.

Bei einer laminierten Enzymmembran wurde zur Erzielung richtiger Messungen die Enzymschicht zwischen zwei semipermeable Membranen angeordnet, obwohl alle Spezies bis zu einem Molekulargewicht von 15000 Dalton durch diese laminierte Membran gelangen können, rufen niedrige Konzentrationen an Störsubstanzen keine Meßwertverfälschung hervor, da das in der Enzymreaktion entstehende H2O2 wesentlich schneller durch die Enzymschicht und die zweite Dialysemembran permeiert. Dagegen treten bei der Bestimmung der Uringlucose, wo die Konzentration der Störsubstanzen erheblich höher als die der Analyten sein kann, häufig überhöhte Meßwerte auf.In the case of a laminated enzyme membrane, the enzyme layer was arranged between two semipermeable membranes in order to achieve correct measurements, although all species up to a molecular weight of 15,000 daltons can pass through this laminated membrane, low concentrations of interfering substances do not cause a measurement falsification, since the H. Formed in the enzyme reaction 2 O 2 permeated much faster through the enzyme layer and the second dialysis membrane. On the other hand, when determining urine glucose, where the concentration of the interfering substances can be considerably higher than that of the analytes, excessive measured values often occur.

Weiterhin ist eine Bienzymelektrode bekannt (DD 236 553 A1), die sowohl ein die zu bestimmende Substanz in ein elektroaktives Produkt umwandelndes (Indikatorenzyme) als auch ein die interferierenden Substanzen in elektrochemisch nicht interferierende Substanzen umsetzendes Enzym (Eliminatorenzym) enthält. Interferierende Substanzen, die nicht effektiv durch das Eliminatorenzym umgesetzt werden, können durch eine vorgeschaltete chemische Reaktion in der Meßlösung in nicht interferierende Substanzen und eine interferierende Substanz, die ein Substrat der Eliminatorenzyme ist, umgesetzt werden. Auch durch eine zusätzliche Eliminatorelektrode wurde der Einfluß störender Substanzen unterdrückt. Die Differenzierung und die Verwendung einer Eliminatorelektrode erfordern einen erhöhten apparativen Aufwand und sind dadurch erheblich teurer als einfache Messungen, wobei die Eliminatorelektrode nicht zum vollständigen Ausschluß der Interferenz führt. Die beschriebenen Membranen sind ebenfalls sehr kostenaufwendig, dabei sehr dünn und wenig stabil.A bienzyme electrode is also known (DD 236 553 A1) both a the substance to be determined in an electroactive Product converting (indicator enzymes) as well as a interfering substances in electrochemically not enzyme converting interfering substances (eliminator enzyme)  contains. Interfering substances that are not effective through the eliminator enzyme can be implemented by a upstream chemical reaction in the measuring solution in not interfering substances and an interfering substance, which is a substrate of the eliminator enzymes. The was also replaced by an additional eliminator electrode Suppresses the influence of interfering substances. The differentiation and the use of an eliminator electrode requires one increased equipment expenditure and are therefore considerably more expensive as simple measurements, the eliminator electrode not for leads to complete exclusion of the interference. The described Membranes are also very expensive, but very thin and not very stable.

Durch die Verwendung von mehreren übereinanderliegenden Enzymschichten werden die Messungen wesentlich verlangsamt, wodurch sie für den Einsatz in üblichen Analysatoren nicht geeignet sind.By using several superimposed ones Enzyme layers the measurements are slowed down considerably, making them not suitable for use in common analyzers are suitable.

Weiterhin wird die Funktionsstabilität des Eliminatorenzyms häufig durch Produkte der Indikator-Enzymreaktion, z. B. H2O2, drastisch herabgesetzt, so daß die Einsatzdauer sehr kurz ist.Furthermore, the functional stability of the eliminator enzyme is often determined by products of the indicator enzyme reaction, e.g. B. H 2 O 2 , drastically reduced, so that the duration of use is very short.

Eine aus DD 241 132 A1 bekannte Enzymmembran ist dadurch charakterisiert, daß die Enzyme üblicherweise in Gelatine eingebettet sind; diese Schicht befindet sich (lose) zwischen zwei Zelluloseacetatmembranen. In DE 26 38 193 B2, DE 29 03 216 A1 und EP 0 204 468 A2 sind unsymmetrisch aufgebaute Membranen beschrieben. Die aus DE 26 38 193 B2 bekannte Membran ist eine Membran, die zwischen einer Zellulosemembran und einer Polycarbonatmembran eine Enzymschicht einschließt. Die in DE 29 03 216 A1 beschriebene Membran besteht aus einer Zellulosemembran, auf der ein Enzym immobilisiert wird und die mit einer Schutzmembran abgedeckt sein kann. Gemäß EP 0 204 468 A2 befindet sich eine Enzymschicht zwischen einer Polycarbonatschicht und einer Zellulosemembran. Darüber hinaus sind Verfahren bekannt, die auf die Verbesserung der Selektivität von Enzymelektroden gerichtet sind (vgl. DD 242 284 A1).This makes an enzyme membrane known from DD 241 132 A1 characterized that the enzymes are usually in gelatin are embedded; this layer is (loosely) between two cellulose acetate membranes. In DE 26 38 193 B2, DE 29 03 216 A1 and EP 0 204 468 A2 are asymmetrically constructed membranes described. The membrane known from DE 26 38 193 B2 is one Membrane between a cellulose membrane and a Polycarbonate membrane includes an enzyme layer. The in DE 29 03 216 A1 membrane described consists of a Cellulose membrane on which an enzyme is immobilized and the can be covered with a protective membrane. According to EP 0 204 468 A2 there is an enzyme layer between one Polycarbonate layer and a cellulose membrane. Furthermore are known methods that aim to improve the Selectivity of enzyme electrodes are directed (cf. DD 242 284 A1).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine modifizierte Membran mit hoher Selektivität für Enzymelektroden und ein Verfahren zu ihrer Anwendung zu entwickeln. Ein Verfälschen des Meßergebnisses durch den Gehalt an verschiedenen elektrodenaktiven Störsubstanzen in der jeweiligen Meßprobe soll ausgeschlossen werden. Die Membran soll sich durch eine gute mechanische Stabilität auszeichnen und preisgünstig sein.The object of the invention is a modified Membrane with high selectivity for enzyme electrodes and a To develop methods for their application. A falsification of the Measurement result by the content of various Electrode-active interfering substances in the respective test sample should be excluded. The membrane is said to be good mechanical stability and be inexpensive.

Die erfindungsgemäße modifizierte Enzymmembran besteht aus einer enzymhaltigen Polyurethanschicht, die auf beiden Seiten von einer Zellulosemembran eingeschlossen ist. Die zwei Zellulosemembranen sind mit Zellulosenitrat durch Behandeln mit einer Zellulosenitratlösung beschichtet. Die enzymhaltige Polyurethanschicht ist mit den beiden Zellulosemembranen vorzugsweise über Diisocyanat, Triisocyanat oder Polyisocyanat fixiert. Es können einzelne Enzyme und ggf. feinteilige niedermolekulare enzymatische Reaktionen beeinflussende Substanzen in der Polyurethanschicht enthalten sein aber auch Enzymgemische und Substanzgemische. Bei einer Dicke jeder Schicht von etwa 25 µm liegt die Partikelgröße der Enzyme unter 15 µm. Eine besonders vorteilhafte Ausführung weist durchschnittliche Partikelgrößen unter einem µm auf.The modified enzyme membrane according to the invention consists of a enzyme-containing polyurethane layer on both sides of a cellulose membrane. The two Cellulose membranes are treated with with cellulose nitrate coated with a cellulose nitrate solution. The enzyme-containing Polyurethane layer is with the two cellulose membranes preferably over diisocyanate, triisocyanate or polyisocyanate fixed. Individual enzymes and possibly fine particles can be used low molecular weight enzymatic reactions influencing However, substances are also contained in the polyurethane layer Enzyme mixtures and mixtures of substances. With a thickness everyone The particle size of the enzymes is less than 25 µm 15 µm. A particularly advantageous embodiment has average particle sizes below one µm.

Als Enzyme werden Glukoseoxidase, Laktatoxidase, Glutamatoxidase, Sarkosinoxidase, Uratoxidase oder Mutarotase verwendet.Glucose oxidase, lactate oxidase, Glutamate oxidase, sarcosine oxidase, urate oxidase or mutarotase used.

Die verwendeten Polyurethane bestehen vorzugsweise aus Polyesteralkoholen, Kettenverlängerern und Diphenylmethan­ diisocyanat sowie vernetzungsfähigen Gruppen.The polyurethanes used preferably consist of Polyester alcohols, chain extenders and diphenylmethane diisocyanate and crosslinkable groups.

Die erfindungsgemäße Enzymmembran wird hergestellt, indem man in einem organischen Lösungsmittel ein Enzym in ein Polyurethansystem einbettet, auf eine Zelluloseschicht auftropft sowie mit zwei Zellulosemembranen abdeckt und eine adhäsive Lösung, vorzugsweise eine Isocyanatlösung addiert, wodurch eine Vernetzung zur jeweiligen Zelluloseschicht (feste Fixierung) hergestellt wird. Die so hergestellte Sandwichmembran wird auf beiden Seiten mit Zellulosenitratlösung versetzt und anschließend getrocknet. The enzyme membrane according to the invention is produced by an enzyme in an organic solvent Embedded polyurethane system, dripped onto a cellulose layer as well as covering with two cellulose membranes and an adhesive Solution, preferably an isocyanate solution added, whereby a Networking with the respective cellulose layer (fixed fixation) will be produced. The sandwich membrane thus produced is opened mixed with cellulose nitrate solution on both sides and then dried.  

Diese Modifizierung führt zu einer Verlangsamung der Permeation geladener Substanzen, während der Transport des Produktes der enzymatischen Reaktion - H2O2 - nur unwesentlich verlangsamt wird. Deshalb wird beim kinetischen Meßprinzip nur der Verlauf der H2O2-Bildung erfaßt.This modification leads to a slowdown in the permeation of charged substances, while the transport of the product of the enzymatic reaction - H 2 O 2 - is only slightly slowed down. Therefore, only the course of the H 2 O 2 formation is recorded in the kinetic measuring principle.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Membran führt zur Verbesserung der Selektivität bei der Bestimmung von Glukose, Laktat, Saccharose oder Harnsäure mittels Enzymelektroden auf der Basis der H2O2-Anzeige. Unter Verwendung von Ferrizyanid oder Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Peroxidase werden Störsubstanzen oxidiert. Die Peroxidase, Ferrizyanid oder H2O2 werden der Meßprobe, Meßvorlage oder Enzymmembran zugesetzt. Dadurch werden die sonst an der Elektrode oxidierbaren Störsubstanzen bereits in der Meßvorlage zu nichtstörenden Substanzen oxidiert. Bei Verwendung von H2O2 wird vor der Messung die Zersetzung des nicht umgesetzten Restes H2O2 durch Zusatz von Katalase oder eines Überschusses von Ferrozyanid, bezogen auf H2O2, erreicht. Durch die bereits für die Oxidation der Störsubstanzen verwendete POD erfolgt eine schnelle Zersetzung des H2O2 unter Bildung von Ferrizyanid. Auf der anderen Seite ist die spontane Reaktion von H2O2 mit Ferrozyanid so langsam, daß keine Störung des Meßwertes durch Verbrauch des in der Enzymreaktion gebildeten H2O2 erfolgt. Der Überschuß an Ferrozyanid bei Einsatz von H2O2 bzw. das gebildete Ferrozyanid bei Verwendung von Ferrizyanid als Oxidationsmittel stören bei Einsatz der mit Nitrozellulose modifizierten Enzymmembran nicht die Messung der zu bestimmenden Substanz.The use of the membrane according to the invention improves the selectivity in the determination of glucose, lactate, sucrose or uric acid by means of enzyme electrodes based on the H 2 O 2 display. Interfering substances are oxidized using ferricyanide or hydrogen peroxide in the presence of peroxidase. The peroxidase, ferricyanide or H 2 O 2 are added to the test sample, test template or enzyme membrane. As a result, the interfering substances that can otherwise be oxidized on the electrode are already oxidized to non-interfering substances in the measurement template. When using H 2 O 2 , the decomposition of the unreacted H 2 O 2 residue is achieved by adding catalase or an excess of ferrocyanide, based on H 2 O 2 , before the measurement. Due to the POD already used for the oxidation of the interfering substances, the H 2 O 2 decomposes rapidly with the formation of ferricyanide. On the other hand, the spontaneous reaction of H 2 O 2 with ferrocyanide is so slow that the measured value is not disturbed by the consumption of the H 2 O 2 formed in the enzyme reaction. The excess ferrocyanide when using H 2 O 2 or the ferrocyanide formed when using ferricyanide as the oxidizing agent does not interfere with the measurement of the substance to be determined when the enzyme membrane modified with nitrocellulose is used.

Die erfindungsgemäße Membran besitzt gute mechanische Stabilität, ist preisgünstig, da kein Eliminatorenzym benötigt wird und hat eine lange störungsfreie Funktionsstabilität.The membrane according to the invention has good mechanical stability, is inexpensive because no eliminator enzyme is needed and has long, trouble-free functional stability.

Anschließend wird die Erfindung an Beispielen näher beschrieben.The invention is then described in more detail using examples.

Beispiel 1example 1

Glukoseoxidase wird wie folgt immobilisiert:Glucose oxidase is immobilized as follows:

Zu 1 ml einer Lösung von 0,5 g Polyurethan System Syspur K 8010R in 100 ml Aceton werden 4000 U Glukoseoxidase gegeben und homogenisiert (starkes Rühren, Kugelhomogenesator, Zusatz eines Emulgators). Anschließend werden je 5-10 µl des so hergestellten Gemisches auf eine Zellulosefolie (Nephrophan) von ca. 25 µm Stärke getropft. Die Tropfen läßt man 24 h abtrocknen.4000 U of glucose oxidase are added to 1 ml of a solution of 0.5 g of Syspur K 8010 R polyurethane system in 100 ml of acetone and homogenized (vigorous stirring, ball homogenizer, addition of an emulsifier). Then 5-10 µl of the mixture produced in this way are dropped onto a cellulose film (nephrophan) of approximately 25 µm in thickness. The drops are allowed to dry for 24 hours.

Auf die so hergestellte Enzymschicht werden ca. 10 µl einer Lösung aus Polymethylen-polyphenyl-isocycanat (Systanat MRR) und Essigsäureethylester (Konzentration: 5-10 µl Isocyanat pro 10 ml Essigsäureethylester) aufgetropft, mit einer zweiten Nephrophanfolie abgedeckt und festgewalzt.About 10 μl of a solution of polymethylene polyphenyl isocyanate (Systanat MR R ) and ethyl acetate (concentration: 5-10 μl isocyanate per 10 ml ethyl acetate) are dripped onto the enzyme layer prepared in this way, covered with a second nephrophan film and rolled.

Die so hergestellte Sandwichmembran wird auf beiden Seiten mit je 5-10 µl Zellulosenitratlösung (Lösungsmittel: Aceton oder Essigsäureethylester, Konzentration der Lösung: 0,15-0,05%) betropft. Die Zellulosenitratlösung läßt man 1-2 min bei Raumtemperatur trocknen.The sandwich membrane thus produced is on both sides with 5-10 µl cellulose nitrate solution (solvent: acetone or Ethyl acetate, concentration of the solution: 0.15-0.05%) dripped. The cellulose nitrate solution is left in for 1-2 minutes Dry at room temperature.

Beispiel 2Example 2 Immobilisierung von LaktatoxidaseImmobilization of lactate oxidase

Zu 0,5 ml einer Syspur K 8010R-Lösung (0,5 g in 100 ml Aceton) werden 200 U Laktatoxidase gegeben und homogenisiert. 5-10 µl des Gemisches werden auf eine Zellulosemembran (z. B. Nephrophan) d = 25 µm, gegeben und ca. 1 min bei Raumtemperatur getrocknet. Auf diese Enzymschicht werden 10 µl einer Lösung aus Polymethylen- polyphenyl-isocyanat (Systanat MRR) und Essigsäureethylester (5-10 µl in 10 ml) gegeben. Die Schicht wird mit einer weiteren Zellulosemembran bedeckt und festgewalzt.200 U of lactate oxidase are added to 0.5 ml of a Syspur K 8010 R solution (0.5 g in 100 ml of acetone) and homogenized. 5-10 μl of the mixture are placed on a cellulose membrane (eg nephrophan) d = 25 μm and dried for approx. 1 min at room temperature. 10 μl of a solution of polymethylene polyphenyl isocyanate (Systanat MR R ) and ethyl acetate (5-10 μl in 10 ml) are added to this enzyme layer. The layer is covered with another cellulose membrane and rolled tight.

Die so hergestellte Sandwichmembran wird auf beiden Seiten mit je 5-10 µl Zellulosenitratlösung (Lösungsmittel: Aceton oder Essigsäureethylester, Konzentration der Lösung: 0,15-0,05%) betropft. Die Zellulosenitratlösung läßt man 1-2 min bei Raumtem­ peratur trocknen. The sandwich membrane thus produced is on both sides with 5-10 µl cellulose nitrate solution (solvent: acetone or Ethyl acetate, concentration of the solution: 0.15-0.05%) dripped. The cellulose nitrate solution is left for 1-2 minutes at room temperature dry the temperature.  

Beispiel 3Example 3 Oxidation von Störsubstanzen mit H2O2 unter Einwirkung von POD und Zerstörung des überschüssigen H2O2 durch Kaliumhexacyanoferrat (II) bzw. KatalaseOxidation of interfering substances with H 2 O 2 under the influence of POD and destruction of the excess H 2 O 2 by potassium hexacyanoferrate (II) or catalase

Zur Bestimmung des Glukosegehaltes werden 2 ml hypotonen Phosphatpffers (3 mM KH2PO4; 10 mM Na2HPO4 . 2H2O; 10 Mm NaF; 1 mM Na2EDTA . 2H2O; 20 mM KCl) in der Meßzelle des Glukometers GKM 01 vorgelegt und 50 µl der zu vermessenden Lösung zugegeben. Das Glukometer wird gegen Glukosestandards (5,5; 11 und 22 mM) in dem genannten Puffer kalibriert.To determine the glucose content, 2 ml of hypotonic phosphate buffer (3 mM KH 2 PO 4 ; 10 mM Na 2 HPO 4. 2H 2 O; 10 Mm NaF; 1 mM Na 2 EDTA. 2H 2 O; 20 mM KCl) are placed in the measuring cell of the Glucometer GKM 01 submitted and 50 ul of the solution to be measured added. The glucometer is calibrated against glucose standards (5.5, 11 and 22 mM) in the buffer mentioned.

Bei der Messung des Glukosegehaltes einer reinen Glucoselösung (4,25 mM) wird der Meßwert durch Zugabe von Vanillin (4,25 mM Glukose; 3,3 mM Vanillin) um etwa 100% erhöht.When measuring the glucose content of a pure glucose solution (4.25 mM) the measured value is added by adding vanillin (4.25 mM Glucose; 3.3 mM vanillin) increased by about 100%.

Um die Störsubstanz zu Oxidieren, wird die Lösung außerhalb der Meßzelle mit H2O2 vorbehandelt. 500 µl der Probe werden mit 10 µl 0,5 mM H2O2 und 40 U POD Versetzt. Nach einer Reaktionszeit von 10 Minuten wird das überschüssige H2O2 durch die Zugabe von 500 µl einer 20 mM Kaliumhexacyanoferrat (II)-Lösung zerstört. Eine Beeinträchtigung der nachfolgenden Glukosemessung wurde durch Verwendung der Zellulosenitrat modifizierten GOD- Sandwich-Membran verhindert.In order to oxidize the interfering substance, the solution outside the measuring cell is pretreated with H 2 O 2 . 500 µl of the sample are mixed with 10 µl 0.5 mM H 2 O 2 and 40 U POD. After a reaction time of 10 minutes, the excess H 2 O 2 is destroyed by adding 500 μl of a 20 mM potassium hexacyanoferrate (II) solution. An impairment of the subsequent glucose measurement was prevented by using the GOD sandwich membrane modified with cellulose nitrate.

Eine andere Möglichkeit zur Vernichtung des überschüssigen H2O2 ist die Anwendung von Katalase. Zu 500 µl der mit POD und H2O2 versetzten Probelösung werden nach 10 Minuten 10 µl einer Katalasesuspension (100 U) gegeben. Die Probe wird nach weiteren 10 Minuten vermessen.Another way to destroy the excess H 2 O 2 is to use catalase. 10 µl of a catalase suspension (100 U) are added to 500 µl of the sample solution mixed with POD and H 2 O 2 after 10 minutes. The sample is measured after a further 10 minutes.

Eine Erhöhung des Meßwertes bei der Glukosebestimmung durch Störsubstanzen wird auf die beschriebene Weise verhindert. Bei der Messung einer reinen Glukoselösung und einer vanillinhaltigen Glukoselösung (je 4,25 mM), die nach den angegebenen Methoden vorbehandelt wurden, erhält man die gleichen Ergebnisse.An increase in the measured value in the glucose determination by Interfering substances are prevented in the manner described. In the Measurement of a pure glucose solution and a vanilla-containing one  Glucose solution (4.25 mM each), according to the methods given pretreated, the same results are obtained.

Beispiel 4Example 4 Bestimmung von Glukose im UrinDetermination of glucose in the urine

Die Enzymmembran enthält pro cm2 45 U Glukoseoxidase in Polyurethan und ist beidseitig von einer mit Zellulosenitrat vernetzten Zellulose-Dialysemembran umgeben. Die unmittelbar an der Enzym-Sandwich-Membran befindliche Pt-Indikatorelektrode wird gegenüber der Bezugselektrode auf +600 mV polarisiert, so daß als Meßsignal das während der Glukoseoxidation entstehende H2O2 erfaßt wird.The enzyme membrane contains 45 U glucose oxidase per cm 2 in polyurethane and is surrounded on both sides by a cellulose dialysis membrane cross-linked with cellulose nitrate. The Pt indicator electrode located directly on the enzyme sandwich membrane is polarized to +600 mV with respect to the reference electrode, so that the H 2 O 2 formed during the glucose oxidation is detected as a measurement signal.

Dem hypotonen Phosphatpuffer, der zur Blutglukosemessung verwendet wird (3 mM KH2PO4, 10 mM Na2HPO4 . 2H2O, 10 mM NaF, 1 mM Na2EDTA . 2H2O und 20 mM KCl) wird für Urinmessungen als Oxidationsmittel 2 mM K3/Fe(CN)6/ zugesetzt. Für die manuelle Uringlukosemessung werden 2 ml der obigen Pufferlösung in die Meßzelle des kalibrierten Glukometers GKM 01 vorgelegt. Unmittelbar danach erfolgt die Zugabe von 50 µl unverdünntem Urin. Innerhalb von 6 Sekunden wird an der Digitalanzeige des GKM 01 die Glukosekonzentration angezeigt. Auf Grund der Oxidation der reduzierenden Substanzen durch das vorgelegte Kaliumhexacyanoferrat III in der Meßzelle und der Diffusionsbehinderung für das entstehende Kaliumhexacyanoferrat II K4/Fe(CN)6/ durch die Modifizierung der Zellulose gelingt es, Verfälschungen durch Cooxidation weitgehend zu beseitigen. Während bei Einsatz von hypotonen Puffer ohne K3/Fe(CN)6/ und unmodifizierter GOD-Membran für Harnsäure ein ca. 30% größerer Glukosewert vorgetäuscht wird, kann diese Störung bei Messung des obigen Systems bis auf 3% erniedrigt werden. Askorbinsäure verur­ sacht bis 20 mM keine Erhöhung des Uringlukosesignals. Im Falle der kontinuierlichen Durchflußmessung (ADM 300, Glukose VI, ECA 20) werden die Urine vor der Analyse 1 : 50 bis 1 : 100 mit dem K3/Fe(CN)6/-Puffer verdünnt.The hypotonic phosphate buffer used for blood glucose measurement (3 mM KH 2 PO 4 , 10 mM Na 2 HPO 4, 2H 2 O, 10 mM NaF, 1 mM Na 2 EDTA. 2H 2 O and 20 mM KCl) is used for urine measurements Oxidizing agent 2 mM K 3 / Fe (CN) 6 / added. For manual urine glucose measurement, 2 ml of the above buffer solution are placed in the measuring cell of the calibrated glucometer GKM 01. Immediately afterwards, 50 µl undiluted urine is added. The glucose concentration is shown on the digital display of the GKM 01 within 6 seconds. Due to the oxidation of the reducing substances by the potassium hexacyanoferrate III in the measuring cell and the diffusion hindrance for the resulting potassium hexacyanoferrate II K 4 / Fe (CN) 6 / by modifying the cellulose, adulteration by cooxidation can be largely eliminated. While hypotonic buffers without K 3 / Fe (CN) 6 / and unmodified GOD membrane for uric acid simulate an approximately 30% higher glucose value, this disturbance can be reduced to 3% when measuring the above system. Ascorbic acid causes no increase in the urine glucose signal up to 20 mM. In the case of continuous flow measurement (ADM 300, glucose VI, ECA 20), the urines are diluted 1:50 to 1: 100 with the K 3 / Fe (CN) 6 / buffer before analysis.

Beispiel 5Example 5 LaktatbestimmungLactate determination

Eine mit Nitrozellulose modifizierte LOD-Membran wird vor die Pt-Indikatorelektrode des Pt-Ag/AgCl-Sensors des Glukometers ge­ bracht, der zur anodischen Oxidation des in der Enzymreaktion gebildeten H2O2 auf +600 mV polarisiert wird. Der Meßvorlage (0,1 mol/l Phosphatpuffer, pH 7,0 wird 1 mM K3/Fe(CN)6/ zugesetzt. 2 ml dieser Lösung werden in die Meßzelle des Glukometers gegeben. Die Kalibrierung erfolgt nach Nullpunkteinstellung mit je 20 µl Lactatstandardlösung von 1, 2, 5, 10, und 20 mmol/l. Dann wird die zu bestimmende Blut-, Plasma- oder Serumprobe in die Meßzelle gegeben und die gesuchte Konzentration am Glukometer abgelesen.A LOD membrane modified with nitrocellulose is placed in front of the Pt indicator electrode of the Pt-Ag / AgCl sensor of the glucometer, which is polarized to +600 mV for anodic oxidation of the H 2 O 2 formed in the enzyme reaction. 1 mM K 3 / Fe (CN) 6 / is added to the measurement template (0.1 mol / l phosphate buffer, pH 7.0). 2 ml of this solution are added to the measuring cell of the glucometer Lactate standard solution of 1, 2, 5, 10, and 20 mmol / l. The blood, plasma or serum sample to be determined is then added to the measuring cell and the desired concentration is read on the glucometer.

Claims (11)

1. Modifizierte Enzymmembran hoher Selektivität für Enzymelektroden, bestehend aus einer enzymhaltigen Polyurethanschicht, die zwischen zwei symmetrisch angeordneten Zellulosemembranen, die mit Zellulosenitrat beschichtet sind, fixiert ist.1. Modified enzyme membrane high selectivity for Enzyme electrodes, consisting of an enzyme-containing Polyurethane layer arranged between two symmetrically arranged Cellulose membranes coated with cellulose nitrate is fixed. 2. Modifizierte Enzymmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die enzymhaltige Polyurethanschicht mittels Diiso-, Triiso- oder Polyisocyanaten mit den Zellulosemembranen fixiert ist.2. Modified enzyme membrane according to claim 1, characterized characterized in that the enzyme-containing polyurethane layer by means of Diiso, triiso or polyisocyanates with the cellulose membranes is fixed. 3. Modifizierte Enzymmembran nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die enzymhaltige Polyurethanschicht die Enzyme Glucoseoxidase, Laktatoxidase, Glutamatoxidase, Uratoxidase, Sarkosinoxidase oder Mutarotase als Enzym enthält.3. Modified enzyme membrane according to claims 1 and 2, characterized in that the enzyme-containing polyurethane layer the enzymes glucose oxidase, lactate oxidase, glutamate oxidase, Contains urate oxidase, sarcosine oxidase or mutarotase as an enzyme. 4. Modifizierte Enzymmembran nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethanschicht aus Poly­ esteralkoholen, Kettenverlängerern und Diphenylmethandiisocyanat besteht und vernetzungsfähige Gruppen aufweist.4. Modified enzyme membrane according to claims 1 to 3, characterized in that the polyurethane layer made of poly ester alcohols, chain extenders and diphenylmethane diisocyanate exists and has networkable groups. 5. Modifizierte Enzymmembran nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme eine maximale Partikelgröße von 15 µm aufweisen.5. Modified enzyme membrane according to claims 1 to 4, characterized in that the enzymes have a maximum Have particle size of 15 microns. 6. Modifizierte Enzymmembran nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme eine maximale Partikelgröße von 1 µm aufweisen.6. Modified enzyme membrane according to claim 5, characterized characterized in that the enzymes have a maximum particle size of 1 µm. 7. Verfahren zur Herstellung einer modifizierten Enzymmembran nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem organischen Lösungsmittel ein Enzym in ein Polyurethansystem einbettet und das Enzym feinkörnig im Polyurethan verteilt, dieses Gemisch auf eine Zelluloseschicht auftropft, trocknet, anschließend mit einer adhäsiven Lösung an eine zweite Zelluloseschicht bindet und danach auf beiden Seiten eine Zellulosenitratlösung zutropft und erneut trocknet. 7. Process for the production of a modified enzyme membrane according to claims 1 to 6, characterized in that in an enzyme in an organic solvent Embedding polyurethane system and the enzyme fine-grained in Polyurethane spreads this mixture on a cellulose layer dripped on, dries, then with an adhesive solution a second cellulose layer binds and then on both sides added a cellulose nitrate solution and dried again.   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die adhäsive Lösung eine Diiso-, Triiso-, oder Polyisocyanat-Lösung ist.8. The method according to claim 7, characterized in that the adhesive solution a diiso, triiso, or polyisocyanate solution is. 9. Verwendung einer modifizierten Enzymmembran nach den Ansprüchen 1 bis 6 zur Verbesserung der Selektivität bei der Bestimmung von Glucose, Laktat, Saccharose oder Harnsäure in physiologischen Lösungen, Fermentationsproben, Nahrungsmitteln und Getränken mittels Enzymelektroden.9. Use of a modified enzyme membrane according to the Claims 1 to 6 to improve the selectivity in the Determination of glucose, lactate, sucrose or uric acid in physiological solutions, fermentation samples, food and drinks using enzyme electrodes. 10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Ferrizyanid oder Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Peroxidase eingesetzt wird.10. Use according to claim 9, characterized in that additionally ferricyanide or hydrogen peroxide in the presence of Peroxidase is used. 11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz von Wasserstoffperoxid vor der Messung zusätzlich Katalase oder Ferrozyanid im Überschuß zugesetzt wird.11. Use according to claim 10, characterized in that when using hydrogen peroxide before the measurement Catalase or ferrocyanide is added in excess.
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